溫控保護(hù)型電動車充電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種溫控保護(hù)型電動車充電系統(tǒng)，包括變壓器、整流電路、BUCK電路、超級電容器、電壓檢測電路和PWM發(fā)生電路、可控開關(guān)，可控開關(guān)的用于整流電路與BUCK電路接通或者斷開的切換；超級電容器固定有溫度傳感器用于檢測超級電容器的溫度；溫度傳感器的輸出端與溫控保護(hù)電路的輸入端連接，溫控保護(hù)電路的輸出端與可控開關(guān)的控制端連接。其優(yōu)點(diǎn)是以超級電容器作為儲能裝置，采用BUCK電路進(jìn)行充電時(shí)。對超級電容器的溫度進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)當(dāng)前充電溫度狀況，溫控保護(hù)電路通過控制可控開關(guān)的通斷實(shí)現(xiàn)對充電溫度的控制，從而延長超級電容器的使用壽命。
【專利說明】溫控保護(hù)型電動車充電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及電池充電領(lǐng)域，具體涉及一種溫控保護(hù)型電動車充電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，以超級電容器作為儲能裝置的電動汽車充電系統(tǒng)均采用電壓或電流控制方式進(jìn)行充電，由于超級電容在充電過程中電流較大、升溫較快，會嚴(yán)重影響到超級電容器的壽命。
[0003]如申請?zhí)枮?01110203321.8，申請日為2011年7月20日，授權(quán)公告日為2013年9月11日的中國發(fā)明專利公開了一種嵌入式快速充電裝置及純電動汽車，包括電池組、超級電容組和升壓DC/DC充電機(jī)，升壓DC/DC充電機(jī)分為第一 DC/DC電源模塊和第二 DC/DC電源模塊，電池組通過第一 DC/DC電源模塊與超級電容組相連，超級電容組通過第二 DC/DC電源模塊與整車電池組相連，升壓DC/DC充電機(jī)上設(shè)有控制器，控制器與整車的CAN總線相連。
[0004]由上述內(nèi)容可知，現(xiàn)有技術(shù)中以超級電容器作為儲能裝置的電動汽車充電系統(tǒng)僅能完成對超級電容的充電控制，而不能不超級電容進(jìn)行有效的保護(hù)，致使超級電容的壽命下降。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的就是提供一種解決現(xiàn)有電動汽車充電系統(tǒng)中超級電容由于充電溫度過高導(dǎo)致壽命下降的缺陷的溫控保護(hù)型電動車充電系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型的解決方案是這樣的:
[0007]一種溫控保護(hù)型電動車充電系統(tǒng)，包括變壓器、整流電路、BUCK電路、超級電容器、電壓檢測電路和PWM發(fā)生電路，還包括可控開關(guān)，所述可控開關(guān)的用于整流電路與BUCK電路接通或者斷開的切換；所述超級電容器固定有溫度傳感器用于檢測超級電容器的溫度；所述溫度傳感器的輸出端與溫控保護(hù)電路的輸入端連接，溫控保護(hù)電路的輸出端與可控開關(guān)的控制端連接。
[0008]更具體的技術(shù)方案還包括:所述可控開關(guān)為電磁開關(guān)。
[0009]進(jìn)一步的:所述溫控保護(hù)電路由放大器A4、電阻R6、電阻R7、電阻R8和光電耦合器MOC組成，電阻R6的一端接電源VCC，另一端分別與放大器A4的正向端和電阻R7的一端相連，電阻R7的另一端接地，放大器A4的反向端為所述溫控保護(hù)電路(7)的輸入端，放大器A4的輸出端與光電稱合器MOC的第I腳相連,光電稱合器MOC的第2腳和第4腳接地，光電耦合器MOC的第3腳為所述溫控保護(hù)電路(7)的輸出端與電阻R8的一端相連，電阻R8的另一端與電源VCC連接。
[0010]進(jìn)一步的:所述溫度傳感器為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻TS，熱敏電阻TS固定于超級電容器上以獲取溫度信息，熱敏電阻TS的一端接地，另一端分別與電阻Rl的一端和放大器A4的反向端相連，電阻Rl的另一端與電源VCC連接。
[0011]進(jìn)一步的:所述BUCK電路由場效應(yīng)管M0S1、二極管D1、肖特基二極管SI和電感LI構(gòu)成，場效應(yīng)管MOSl的源極與二極管Dl的反向端連接，場效應(yīng)管MOSl的漏極分別與二極管Dl的正向端、肖特基二極管SI的反向端和電感LI的一端相連接，肖特基二極管SI的正向端接地，場效應(yīng)管MOSl的柵極為BUCK電路(4)的控制端，場效應(yīng)管MOSl的源極為BUCK電路的輸入端，電感LI的另一端為所述BUCK電路的輸出端分別與超級電容器SC的正極和電壓檢測電路的檢測端相連，超級電容器SC的負(fù)極接地。
[0012]進(jìn)一步的:所述電壓檢測電路由電阻R2、電阻R3和放大器Al構(gòu)成，其中電阻R3的一端為電壓檢測電路的檢測輸入端，與超級電容SC的正極和BUCK電路的輸出端連接，另一端分別與電阻R2的一端和放大器Al的正向端相連接，電阻R2的另一端接地，放大器Al的反向端與輸出端連接，放大器Al的輸出端為電壓檢測電路的檢測輸出端，與放大器A2的反向端連接。電壓檢測電路用于電壓取樣并輸送至PWM發(fā)生電路的輸入端。
[0013]進(jìn)一步的:所述PWM發(fā)生電路由放大器A2、放大器A3、電阻R4、電阻R5和鋸齒波發(fā)生器U2組成，放大器A2的反向端為所述PWM發(fā)生電路的輸入端與電壓檢測電路的輸出端相連，電阻R4 —端與電源VCC相連,另一端分別與放大器A2的正向端和電阻R5的一端相連，電阻R5的另一端接地，電阻R4、R5用于提供參考電壓；放大器A2的輸出端與放大器A3的反向端相連，放大器A3的正向端與鋸齒波發(fā)生器相連，放大器A3的輸出端為所述PWM發(fā)生電路(9)的輸出端與場效應(yīng)管MOSl的柵極連接，場效應(yīng)管MOSl的柵極為BUCK電路(4)的控制端；電壓檢測電路(8 )的取樣電壓輸入放大器A2后，與參考電壓進(jìn)行比較，如取樣電壓小于等于參考電壓，則放大器A2輸出為VCC正電壓，該正電壓輸入至放大器A3與鋸齒波發(fā)生器U2的波形進(jìn)行比較，產(chǎn)生一定占空比的PWM波形，從而控制場效應(yīng)管MOSl進(jìn)行充電；如取樣電壓大于參考電壓，說明充電電壓大于設(shè)定值，貝1J放大器A2輸出為O,放大器A3的輸出也VCC，場效應(yīng)管MOSl斷開，充電電路關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)恒壓充電控制。
[0014]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是以超級電容器作為儲能裝置，采用BUCK電路進(jìn)行充電時(shí)。對超級電容器的溫度進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)當(dāng)前充電溫度狀況，溫控保護(hù)電路通過控制可控開關(guān)的通斷實(shí)現(xiàn)對充電溫度的控制，從而延長超級電容器的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理框圖，
[0016]圖2是本實(shí)用新型的一個(gè)具體電路結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將參考附圖和實(shí)施例，來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
[0018]如圖1所示，包括變壓器1、整流電路2、可控開關(guān)3、BUCK電路4、超級電容器5、電壓檢測電路8和PWM發(fā)生電路9，還包括溫度傳感器6和溫控保護(hù)電路7，所述變壓器I的原邊與電源相連，變壓器I的副邊與整流電路2的交流輸入端連接，所述整流電路2的直流輸出端與可控開關(guān)3的一端連接，可控開關(guān)3的另一端與BUCK電路4的輸入端連接，所述BUCK電路4的輸出端與超級電容器5連接，所述電壓檢測電路8的檢測端與超級電容器的正極連接，電壓檢測電路8的輸出端與PWM發(fā)生電路9的輸入端連接，PWM發(fā)生電路9的輸出端與BUCK電路4的控制端連接，所述溫度傳感器6固定于超級電容器5上，溫度傳感器6的輸出端與溫控保護(hù)電路7的輸入端連接，溫控保護(hù)電路7的輸出端與可控開關(guān)3的控制端連接。
[0019]具體地，如圖2所示，220V電源與變壓器Tl的原邊相連，變壓器Tl的副邊與整流電路Ul的交流輸入端連接，整流電路Ul的直流輸出端V-接地，所述可控開關(guān)3為電磁開關(guān)SW，整流電路Ul的直流輸出端V+與電磁開關(guān)SW的一端相連，電磁開關(guān)SW的另一端與BUCK電路4的輸入端相連。
[0020]所述BUCK電路4由場效應(yīng)管M0S1、二極管D1、肖特基二極管SI和電感LI構(gòu)成，場效應(yīng)管MOSl的源極與二極管Dl的反向端連接，場效應(yīng)管MOSl的漏極分別與二極管Dl的正向端、肖特基二極管SI的反向端和電感LI的一端相連接，肖特基二極管SI的正向端接地，場效應(yīng)管MOSl的柵極為BUCK電路4的控制端，場效應(yīng)管MOSl的源極為BUCK電路4的輸入端，電感LI的另一端為所述BUCK電路4的輸出端分別與超級電容器SC的正極和電壓檢測電路8的檢測端相連，超級電容器SC的負(fù)極接地。
[0021]所述電壓檢測電路8由電阻R2、電阻R3和放大器Al構(gòu)成，其中電阻R3的一端為電壓檢測電路8的檢測輸入端，與超級電容SC的正極和BUCK電路4的輸出端連接，另一端分別與電阻R2的一端和放大器Al的正向端相連接，電阻R2的另一端接地，放大器Al的反向端與輸出端連接，放大器Al的輸出端為電壓檢測電路8的檢測輸出端，與放大器A2的反向端連接。電壓檢測電路8用于電壓取樣并輸送至PWM發(fā)生電路9的輸入端。
[0022]所述PWM發(fā)生電路9由放大器A2、放大器A3、電阻R4、電阻R5和鋸齒波發(fā)生器U2組成，放大器A2的反向端為所述PWM發(fā)生電路9的輸入端與電壓檢測電路8的輸出端相連，電阻R4 —端與電源VCC相連,另一端分別與放大器A2的正向端和電阻R5的一端相連，電阻R5的另一端接地，電阻R4、R5用于提供參考電壓；放大器A2的輸出端與放大器A3的反向端相連，放大器A3的正向端與鋸齒波發(fā)生器相連，放大器A3的輸出端為所述PWM發(fā)生電路(9)的輸出端與場效應(yīng)管MOSl的柵極連接，場效應(yīng)管MOSl的柵極為BUCK電路(4)的控制端；電壓檢測電路(8 )的取樣電壓輸入放大器A2后，與參考電壓進(jìn)行比較，如取樣電壓小于等于參考電壓，則放大器A2輸出為VCC正電壓，該正電壓輸入至放大器A3與鋸齒波發(fā)生器U2的波形進(jìn)行比較，產(chǎn)生一定占空比的PWM波形，從而控制場效應(yīng)管MOSl進(jìn)行充電；如取樣電壓大于參考電壓，說明充電電壓大于設(shè)定值，則放大器A2輸出為O,放大器A3的輸出也VCC，場效應(yīng)管MOSl斷開，充電電路關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)恒壓充電控制。
[0023]所述溫度傳感器6為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻TS，熱敏電阻TS固定于超級電容器上以獲取溫度信息，熱敏電阻TS的一端接地，另一端分別與電阻Rl的一端和放大器A4的反向端相連，電阻Rl的另一端與電源VCC連接。
[0024]所述溫控保護(hù)電路7由放大器A4、電阻R6、電阻R7、電阻R8和光電耦合器MOC組成，電阻R6的一端接電源VCC,另一端分別與放大器A4的正向端和電阻R7的一端相連，電阻R7的另一端接地，放大器A4的反向端為所述溫控保護(hù)電路7的輸入端，用于檢測熱敏電阻TS的電壓，并與參考電壓進(jìn)行比較，所述參考電壓根據(jù)超級電容器溫度閾值配比得出；放大器A4的輸出端與光電稱合器MOC的第I腳相連,光電稱合器MOC的第2腳和第4腳接地，光電耦合器MOC的第3腳為所述溫控保護(hù)電路7的輸出端分別與電磁開關(guān)SW的控制端和電阻R8的一端相連，電阻R8的另一端與電源VCC連接；超級電容器充電時(shí)，如溫度未超過閾值，則熱敏電阻TS電阻值較大,其分壓大于等于參考電壓,則放大器A4輸出為O,光電耦合器MOC中發(fā)光二級管不導(dǎo)通，因此光電耦合器MOC中光敏三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，第3腳輸出為VCC正電壓，電磁開關(guān)仍然閉合，充電系統(tǒng)正常工作；超級電容器充電時(shí)，如溫度超過閾值。則熱敏電阻TS電阻值變小，其分壓小于參考電壓，則放大器A4輸出為正電壓VCC，光電耦合器MOC中發(fā)光二級管導(dǎo)通，因此光電耦合器MOC中光敏三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，第3腳輸出為低電平無法繼續(xù)驅(qū)動電磁開關(guān)，電磁開關(guān)斷開，實(shí)現(xiàn)溫控保護(hù)控制。
[0025]實(shí)施例中所采用的元器件均為市售產(chǎn)品。
[0026]本實(shí)用新型的工作原理如下:接通電源后，依次經(jīng)過變壓器變壓，整流電路整流，整流后的電源經(jīng)可控開關(guān)接入BUCK電路，剛接通電源時(shí)，由于超級電容器溫度不會超過閾值，溫控保護(hù)電路控制可控開關(guān)閉合，BUCK電路開始對超級電容器充電，采用電壓檢測電路檢測超級電容器電壓并將檢測電壓傳輸至PWM發(fā)生電路，PWM發(fā)生電路根據(jù)采樣電壓與參考電壓的比較結(jié)果輸出PWM波形，實(shí)現(xiàn)恒壓充電。在充電過程中，若超級電容器溫度低于閾值，則可控開關(guān)閉合，進(jìn)行恒壓充電；若超級電容器溫度超過閾值，則可控開關(guān)斷開，保護(hù)超級電容器。
【權(quán)利要求】
1.一種溫控保護(hù)型電動車充電系統(tǒng)，包括變壓器(I)、整流電路(2)、BUCK電路(4)、超級電容器(5)、電壓檢測電路(8)和PWM發(fā)生電路(9)，其特征在于:還包括可控開關(guān)(3)，所述可控開關(guān)(3)用于整流電路(2)與BUCK電路(4)接通或者斷開的切換；所述超級電容器(5 )固定有溫度傳感器(6 )用于檢測超級電容器(5 )的溫度；所述溫度傳感器(6 )的輸出端與溫控保護(hù)電路(7)的輸入端連接，溫控保護(hù)電路(7)的輸出端與可控開關(guān)(3)的控制端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫控保護(hù)型電動車充電系統(tǒng)，其特征在于:所述可控開關(guān)(3)為電磁開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫控保護(hù)型電動車充電系統(tǒng)，其特征在于:所述溫控保護(hù)電路(7)由放大器A4、電阻R6、電阻R7、電阻R8和光電耦合器MOC組成，電阻R6的一端接電源VCC，另一端分別與放大器A4的正向端和電阻R7的一端相連，電阻R7的另一端接地，放大器A4的反向端 為所述溫控保護(hù)電路(7)的輸入端，放大器A4的輸出端與光電耦合器MOC的第I腳相連，光電耦合器MOC的第2腳和第4腳接地，光電耦合器MOC的第3腳為所述溫控保護(hù)電路(7)的輸出端與電阻R8的一端相連，電阻R8的另一端與電源VCC連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫控保護(hù)型電動車充電系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度傳感器(6)為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻TS，熱敏電阻TS固定于超級電容器上以獲取溫度信息，熱敏電阻TS的一端接地，另一端分別與電阻Rl的一端和放大器A4的反向端相連，電阻Rl的另一端與電源VCC連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫控保護(hù)型電動車充電系統(tǒng)，其特征在于:所述BUCK電路(4)由場效應(yīng)管M0S1、二極管D1、肖特基二極管SI和電感LI構(gòu)成，場效應(yīng)管MOSl的源極與二極管Dl的反向端連接，場效應(yīng)管MOSl的漏極分別與二極管Dl的正向端、肖特基二極管SI的反向端和電感LI的一端相連接，肖特基二極管SI的正向端接地，場效應(yīng)管MOSl的柵極為BUCK電路(4)的控制端，場效應(yīng)管MOSl的源極為BUCK電路(4)的輸入端，電感LI的另一端為所述BUCK電路(4)的輸出端分別與超級電容器SC的正極和電壓檢測電路(8)的檢測端相連，超級電容器SC的負(fù)極接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫控保護(hù)型電動車充電系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓檢測電路(8)由電阻R2、電阻R3和放大器Al構(gòu)成，其中電阻R3的一端為電壓檢測電路(8)的檢測輸入端，與超級電容SC的正極和BUCK電路(4)的輸出端連接，另一端分別與電阻R2的一端和放大器Al的正向端相連接，電阻R2的另一端接地，放大器Al的反向端與輸出端連接，放大器Al的輸出端為電壓檢測電路(8)的檢測輸出端，與放大器A2的反向端連接， 電壓檢測電路(8 )用于電壓取樣并輸送至PWM發(fā)生電路(9 )的輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫控保護(hù)型電動車充電系統(tǒng)，其特征在于:所述PWM發(fā)生電路(9)由放大器A2、放大器A3、電阻R4、電阻R5和鋸齒波發(fā)生器U2組成，放大器A2的反向端為所述PWM發(fā)生電路(9)的輸入端與電壓檢測電路(8)的輸出端相連，電阻R4 —端與電源VCC相連，另一端分別與放大器A2的正向端和電阻R5的一端相連，電阻R5的另一端接地，電阻R4、R5用于提供參考電壓；放大器A2的輸出端與放大器A3的反向端相連,放大器A3的正向端與鋸齒波發(fā)生器相連，放大器A3的輸出端為所述PWM發(fā)生電路(9)的輸出端與場效應(yīng)管MOSl的柵極連接，場效應(yīng)管MOSl的柵極為BUCK電路(4)的控制端；電壓檢測電路(8 )的取樣電壓輸入放大器A2后，與參考電壓進(jìn)行比較，如取樣電壓小于等于參考電壓，則放大器A2輸出為VCC正電壓，該正電壓輸入至放大器A3與鋸齒波發(fā)生器U2的波形進(jìn)行比較，產(chǎn) 生一定占空比的PWM波形，從而控制場效應(yīng)管MOSl進(jìn)行充電；如取樣電壓大于參考電壓，說明充電電壓大于設(shè)定值，貝1J放大器A2輸出為O,放大器A3的輸出也VCC,場效應(yīng)管MOSl斷開，充電電路關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)恒壓充電控制。
【文檔編號】H02J7/02GK203859570SQ201420239620
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】姚江云, 吳方圓, 曹乃文, 張?jiān)菩? 李珊, 張興達(dá) 申請人:廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院